1、.運動控制系統(tǒng)綜合實驗實驗報告小組成員 :.直流無刷電機實驗報告一、實驗目的通過對 8257 的編程控制，發(fā)出可以驅動直流無刷電機的六路pwm波，實現(xiàn)對電機的控制。二、實驗原理1. 直流無刷電機驅動原理這部分在 ppt里有詳細介紹，簡單來說就是要根據轉子上的三個霍爾傳感器的狀態(tài)發(fā)出下一步所需的三相電流。剛開始時我對這部分原理遲遲不能搞透徹，對著向量圖思考了好久，就是不能把霍爾傳感器的狀態(tài)和所需電流方向對應起來。主要問題是那個 ppt上的向量圖沒有清楚的思考步驟，導致我把定子的磁場一直當成轉子的看，當然搞不清楚。后來在和身邊同學交流后才明白。然后我按照六步驅動法得到了逆時針轉動所需的霍爾狀態(tài)表，

2、如圖 1 左，經驗證此狀態(tài)表是可以成功驅動電機的。搞定逆時針轉動后我趁熱打鐵，把順時針轉動的霍爾狀態(tài)表也寫了出來。但是最開始我想當然的以為把逆時針的狀態(tài)倒過來對應霍爾傳感器的值電機就會反轉，經過試驗后證明這種思路是錯誤的，電機還是逆時針轉動。我想了好久沒想明白，只好又從頭推了一遍順時針轉動所需的狀態(tài)表，如圖一右。前后對比我們發(fā)現(xiàn)相同霍爾狀態(tài)時，正反所需的電流恰好相反， 也即相差 180。.再回想推導過程中實際是用下一個狀態(tài)的電流對應本狀態(tài)的霍爾值，我一下豁然開朗。我判斷電機在某一位置時允許有60的誤差，逆時針轉動時上一個狀態(tài)加上60，順時針轉動時則減去60，所以順時針逆時針轉動正好差了180。

3、霍爾傳感器的狀態(tài)和所需電流如下表：逆時針轉動順時針轉動hahbhcabcabc001-0+0-1010-+0+-100+-0-+0110+0-0+0100+-0-+011-+0+-02. 相序確定上述表格中 a,b,c其實是我們假定的，與霍爾元件 hahbhc 對應的并不對應， 所以我們還要確定一下三相相序。 考慮到我們只給三相電機提供正負的電流時， 電機轉子應該停在一個確定的位置， 而這個位置對應的霍爾狀態(tài)值為。那么當我們任意通入一正一負的電流時， 若霍爾狀態(tài)值為，此時正電流即相，負電流即相。按此方法即可確定相序，所用的正負程序如下：.寫在里面是為了一直發(fā)出正負的電流。3. 8257 的編程

4、原理一直以來涉及到程序的地方都讓我很頭痛，不過這次還好，codewarrior 采用 c語言，還是可以熟練應用的。概括說來，我們所編寫的程序應能按照上述表格發(fā)射正確的pwm 波，為此需添加 pwm 模塊，并應用里面的submodule 子模塊。每個模塊可以產生兩路pwm，所以我們需要三個子模塊。通過對module 里的 value 賦值可以控制該路波的發(fā)出與占空比，從而發(fā)出所有的 pwm。三、實驗中遇到的問題與解決顯然在實驗過程中大家都碰到了許多問題，困擾我們的問題比較多，其中比較大比較重要的有以下幾個：1. pwm 模塊的配置雖然關于 pwm 模塊的設置助教老師講過一遍，但怎奈需要配置的參數(shù)

5、太多，前幾周我都沒能把pwm 波完整的發(fā)出去，.更別提受控制的波形。 好在通過查找相關資料我終于搞明白如何調整占空比，如下所示：通過給 val2、 val3賦值即可控制 pwm23 開通的時間。這是一個 sub里的一個頻道 a，對頻道 b和其他 sub方法是一樣的。這樣我們終于可以發(fā)出 6 路 pwm，但此時這些 pwm 還不受控制，是一起輸出的，下一個問題是怎么控制pwm 的輸出。2. pwm 輸出的控制開始時我想反正占空比是可以固定不變的，那就控制頻道的輸出與否就可以控制pwm 的輸出了。剛好我在pwm 自帶的函數(shù)庫里看到了控制某路輸出enable/diaable 的函數(shù)，如下：.因此就采

6、取這種方法進行編程。但是不知為何，采用enable/disable 的方法編寫的程序就是不能正確工作，而且邏輯上程序也沒有錯誤， 在多次討論找不到錯誤后我就向身邊的同學請教，又學會了另一種方法， 即通過對三個模塊的val2、val3、val4、val5的不斷賦值來控制，相關函數(shù)如下：采用這種方式要注意每次對某個模塊復制后要加上一行l(wèi)dok,即將寄存器里的值賦給val，否則 val的值不會改變。.采用這種方式還有一個好處就是可以改變占空比， 而且非常簡單。3. 電機連線經過好久的調試后 pwm 波終于可以按規(guī)定變化，接上電機后電機也可以轉起來， 但我們發(fā)現(xiàn)轉不一會兒電機就發(fā)出大量熱，手摸上去都受

7、不了。而且電機轉的不太均勻，有不太強的震動。開始時以為是電機的問題，但換了一個后還是發(fā)熱，后來經詢問老師后我們想到雖然電機能轉，但可能電機的頻率和 pwm 的變化頻率并不一樣，電機可能沒有跟上 pwm 的變化頻率。正常運行時電機的 abc三相應該正好與 pwm 的三相對應，但如果 a 相接正確而 bc相接反時電機也會轉， 只不過效率不高而且轉的不穩(wěn)。經過確定相序后發(fā)熱的問題也隨之消失。四、實驗感想（？）這次實驗主要是靠自己動手，從剛開始時什么也不會到最后成功驅動電機，中間我們付出了很多時間和精力，但也學到了很多。按常老師的話說這次課程主要是鍛煉我們自主學習知識的能.力，特別是查找資料的能力。雖

8、然剛開始幾周助教老師講解時我沒聽太懂，但助教老師把相關資料都放在電腦里了，想看隨時都可以看。通過幾周的研究特別是查找 codewarrior 里的幫助，我既搞懂了原理，也明白了應該怎么實現(xiàn)。有時實在想不通某個問題我還會和身邊的同學討論討論，大家交流一下互相的想法基本都能解決問題。通過這次課程我覺得我基本已經可以花費一些時間來掌握一門自己從沒接觸過的技能，學習的能力得到了很大的提高。常老師對待科研的態(tài)度也給我留下了深刻印象， 對待科研一定要認真，一點馬虎都要不得。對我們的課程我們也有一些小小的反饋，希望老師能看一下：首先電源轉換器看上去就很危險，的火線都露在表面，說不好就有漏電的危險。 另外實驗

9、的驅動電路經常電到我們，漏電比較嚴重。不過想要更換實驗設備關系到許多問題，所以我們也只好抱怨一下。另外希望常老師能把每個階段的任務都給我們明確一下，不然好多次在實驗室大家都不知道該干嘛，就坐在那兒等助教來講。遮掩效率比較低下，也不便于有些能力強的同學自主完成任務。.步進電機實驗報告一、步進電機驅動原理與直流無刷電機相比，步進電機結構比較簡單，驅動原理也相對簡單。其內部接線圖如下：本次實驗用的是四步步進電機，共四根接線，兩兩一組控制2 只線圈。為了讓電機順利轉起來，比如逆時針轉動，我們需要先給線圈 ac通正電，再給線圈bd 通正電，再給 ac通負電，再給 bd通負電。一個周期共四個狀態(tài)，所以稱為

10、四步步進電機。由于實驗所用板子輸出的是三相電，所以在接線時須將bc或 ad 接在同一相，用相間電壓，做、電壓。二、控制通過上面的分析知道要驅動步進電機只需要按順序發(fā)出四個狀態(tài)的 pwm 波即可。不過由于沒有反饋檢測，我們無法確認應該在何時切換 pwm，進入下一個狀態(tài)。考慮到電機的轉子旋轉 90 （這時需切換狀態(tài)）需要一定時間，我們可以在每個狀態(tài)之間加上延時，根據延時的多少來控制電機的轉速。程序實現(xiàn)如下：.其中 a 可以改變，以調節(jié)轉速。a 越小延遲越小，每個狀態(tài)間切換的時間越短，電機的轉速越快。不過由于轉子轉速有上限，所以 a 不能太小，否則轉子轉速會跟不上pwm 狀態(tài)的變化，從而出現(xiàn)震動等問

11、題。有了上面的程序要實現(xiàn)反轉就非常簡單了，只需通完正后通，再通，再通即可.課程建議（ ？）1）在課程安排上， 在學期初就明確地把課程目標和課程任務告訴我們，讓我們清楚的知道這門課我們要做什么，這樣在理論學習的時候才可以更好地掌握相關的知識。2）在講解理論的同時結合實驗，讓我們可以邊做邊學，避免像這學期一樣在后面實驗的過程中，忘記很多前面所學的基礎知識。可以讓我們更扎實，更清楚明白的掌握所學的內容。3）建議小班教學，這個學期上課的人太多，我們覺得教學效果不是很好，后面的同學在老師進行演示的時候，我們很多時候無法跟上。覺得學的很不清楚。4）希望可以再多配幾個助教，由于助教少，很多遇到的無法解決的問題無法得到及時解決，助教經常兩個屋子跑，很辛苦。5）希望能出一本運動控制的實驗指導書，這樣可以供我們清楚明